[科普中国]-贝壳里为什么会传出海洋的声音？“贝壳共振”了解一下

漫步海边拾贝时，人们通常会把贝壳放到耳边聆听贝壳里传来的嗡嗡声，传说这是来自海洋的澎湃声，从贝壳里听见海洋之声的人会非常幸运。那么，为什么海边的贝壳里会传出海洋的声音呢？这些声音又来自哪里？

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2019年5月17日，一名学生将海螺放到耳边，听海螺的回响。（张进刚/人民图片）

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在贝壳里能听见“海洋之声”，主要是因为共振，这个现象叫“贝壳共振”（seashell resonance），用一句话简单概括说就是——耳朵周围的噪音被贝壳放大了。其实，我们平时都是处在被各种杂音包围的环境之中：四周的风声、电子设备的嗡鸣声、来往的汽车声等等，周围的所有这些声音加起来形成了有着固定频率的杂音——白噪音。由于白噪音无处不在，我们的大脑会将之自动过滤，人耳也会自动适应，因此其中大部分的杂音我们是听不到的。根据物理学原理，如果来自贝壳以外的振动或声音的频率与贝壳内腔固有的频率相同，则会发生共振，共振会把声音放大。当我们把贝壳罩住耳朵后会形成一个共振腔，根据贝壳形状大小不同会放大某些特定频率的声音，贝壳把耳朵周围的声波收集过来，在贝壳里面产生共鸣，这样我们就能听到环绕在我们周围的杂音，或说是放大了周围的杂音。由于贝壳内的空气振动起伏不定，所以这种共鸣声音和海浪声相似，人们便产生了美好的错觉，以为那是大海的声音。其实，贝壳里的海洋之声与大海毫无关系。

不光是贝壳，当我们用手合成杯状轻轻捂住耳朵，或者把一个空杯子、纸盒等任何类似的密闭空间扣在耳边，同样也能听到类似海浪的声音。这里的空茶杯、纸盒等都是共振腔，只要空气有流动，共振腔就会发声，而声音的频率与共振腔的几何形状相关。由于我们在海边捡到的贝壳形状多样，比如海螺的螺旋腔体，其螺旋的形状会使得声波在共振过程中发生多次谐振，因此更能够产生类似海潮一样具有叠加效果的共鸣声，而像茶杯、纸盒等直筒状的密闭空间就没有这种叠加效果了。同理，管乐器和弦乐器也是通过空气振动发声。如弦乐器小提琴来说，琴弦被放在一个共振箱上，当琴弦被拨动，小提琴就会发声，其实这些声音就是拨动琴弦发出的声音与箱内的空气产生共振而发出的。

不论是在自然界还是我们的日常生活中，我们往往会为这些美妙的声音而沉醉，我们细细研究就会发现其中的科学原理，不知道以上的介绍是否让你对此有了足够了解呢？

本文由北京印刷学院物理系副教授李蜜丹进行科学性把关。